[实用新型]一种面型检测系统

说明书

本实用新型提供的一种面型检测系统，包括光源、成像镜头以及图像传感器，所述光源提供的光束经过所述成像镜头照射在被测样品的被测面上，所述图像传感器检测所述被测面的散射光以确定所述被测面上各点的散射光的光强最大时对应的波长，并根据各点确定的波长确定该点相对于所述成像镜头的距离，以确定所述被测样品的形貌。该面型检测系统的检测速度要高于探针式面型测量的系统的检测速度，无需采用高精度(X，Y，Z)三维位移定位系统或者一维Z向位移定位系统，可以实现高通量、低成本检测。

技术领域

本实用新型涉及光学检测技术领域，特别涉及一种面型检测系统。

背景技术

在晶圆缺陷检测、手机镜头面型检测和精密光学检测等领域，存在大量的精密面型缺陷检测需求。在手机镜头模组装配领域，随着手机成像质量要求越来越高，对手机镜头模具的面型精度检测要求越来越高，甚至需要对手机镜头模组的镜片进行直接面型检测。但是，这些手机镜头绝大部分为自由曲面镜片，普通面型干涉仪无法直接测量，而能够进行自由曲面测量的系统普遍成本高且速度低。

对于高精度面型测量而言，一般是采用激光干涉测量方法，其基本原理如图1所示，激光光束111通过参考镜112然后被被测样品113表面反射，假设参考镜112和被测样品113表面的距离为Δd，那么光学公式为：

Δd*Δn＝m*λ/2 (1)

其中，Δn为介质折射率(空气折射率大约为1)，m取整数，λ为激光波长。

当m＝1，3，5…奇数时，测量光114和参考光115相位相差半个波长整数倍，二者发生相消干涉，形成暗条纹；当m＝2，4，6…偶数时，测量光114和参考光115相位相差整个波长整数倍，二者发生相长干涉，形成亮条纹。由于激光波长可以精确确定，并且为纳米级精度，因此，通过将激光干涉条纹转换为激光强度电子信号，并且通过插入算法技术就可以对被测样本面型进行纳米级高精度测量。

但是，普通的激光干涉测量方法难以解决自由曲面面型测量问题。如图2所示，激光光束121经过参考镜122后照射到被测样品123的曲面，参考镜122产生参考光125，被测样品123的曲面产生测量光124，由于测量光124的反射方向不确定，因而，测量光124和参考光125难以全部相遇发生干涉，这样导致部分区域干涉信号缺失，无法完成被测样品123的曲面的面型测量。

为了解决自由曲面面型测量问题，目前一般采用拼接式面型测量方法。如图3所示，面型激光干涉仪单独测量位置131、位置132、位置133、位置134等，然后通过拼接技术将单次测量的局部小范围面型拼接在一起，形成整个被测样品135面型的面型测量数据。然而，该方法存在一些缺陷：一方面，通常情况对被测样品135面型的检测精度要求很高，否则也不需要采用激光干涉测量技术检测面型，在面型激光干涉仪或者被测样品135的运动过程中，会引入运动误差，该运动误差与被测样品135的面型耦合在一起无法区分，为了将引入的误差限制在一个合适的范围内，对运动机构的运动精度要求将会非常高，这将极大的增加设备成本；另一方面，由于参考镜加工工艺限制，面型激光干涉仪一般只能检测接近平面，或者接近球形的被测样本面型，对于面型变化比较剧烈的局部区域，则无法获得检测数据，会形成面型检测数据缺失。